尼爾型電子碰撞式離子源由電子槍、電離室和離子光學系統組成（圖12-3）。電離室中的氣體分子受到熱陰極發射的電子碰撞而電離。電子由陰極和隙縫S2之間的電位差加速，通過準直隙縫S1和S2進入電離室。隙縫的寬度為1mm。電子束由相對電離室為正電位的電子收集極所接受。電子收集極和隙縫S3之間的正電位起阻止次級電子進入電離室的作用。10 ^-2T的弱磁場起準直電子束作用，使電子束寬度不發散，以保持z*小的能量分散。為了使結構簡單，中低分辨本領的真空分析器的離子源一般不采用外加磁場。離子在加速電壓滲透入電離室的負滲透場和推斥極的正電場的聯合作用下被引出電離室。
 

離子加速電壓大小與分析器的種類有關，例如，對四極質譜計而言約為10V，而飛行時間質譜計的加速電壓則為3000V左右。

常用的陰極材料為鎢絲。但其缺點是，工作溫度高、發射穩定性差以及高溫工作后機械性能變脆等。為了提高陰極發射的穩定性，并保持再裝配時的機械強度，可以采用鎢—錸絲或錸絲。此外，為了減小因陰極對氣體熱分解帶來的測量誤差，除了讓陰極遠離電離室外，也可采用工作溫度較低的敷氧化釷一鎢陰極或六硼化鑭—錸陰極。氧化釔一銥陰極具有抗中毒、允許短時間熱狀態下暴露大氣的優點，適用于高壓力工作的離子源。